Программируемые контроллеры светодиодных вывесок

Сегодня уже вряд ли кого-нибудь можно удивить просто светящейся вывеской или ярким световым коробом с нарисованной картинкой. Потребитель требует зрелищ, и статичная рекламная картинка стремительно уходит в прошлое, уступая дорогу динамическим табло и вывескам с бегущими огоньками, переливающимися буквами, в общем — на смену статике приходит динамика.

И это вовсе не удивительно, ведь на рынке появились программируемые светодиодные контроллеры, позволяющие легко создавать уникальные световые динамические эффекты, которые в сочетании с современными светодиодами способны творить настоящие чудеса визуализации.

Небольшая коробочка контроллера для вывески по желанию дизайнера оживит светодиодную линейку, композицию из светодиодного дюралайта, или большой светодиодный кластер — блок отдельных светодиодов или блок целых линеек светодиодов. Такие решения на базе RGB-светодиодных кластеров и соответствующих программируемых многоканальных контроллеров – как раз и позволяют дизайнерам реализовывать самые замысловатые идеи для вывесок.

Сопряжение нескольких контроллеров сделает вывеску еще более живой, не говоря уже о тысячах доступных оттенков и десятках градаций по яркости. При этом для создания эффектов пользователю достаточно открыть на компьютере программу, написать световой сценарий для вывески, подключить контроллер к USB-порту, записать в него готовую программу, и все — контроллер можно подключать к вывеске. Кстати некоторые контроллеры могут комплектоваться датчиками освещенности и пультами дистанционного управления.

Программируемые контроллеры в принципе способны управлять как обычными монохроматическими кластерами, так и RGB-кластерами на напряжение обычно до 24 вольт, хотя все зависит от модели контроллера, от его сложности, и от цели дизайнера.

Контроллер в состоянии обеспечить до 262000 цветовых оттенков при заданной пользователем яркости, причем каждый канал контроллера будет работать индивидуально. Принципиально количество каналов не ограничено, достаточно состыковать и синхронизировать между собой необходимое количество контроллеров.

Создавая сценарий в программе, пользователь сможет сразу протестировать ее визуально — прикинуть, как будет выглядеть работа вывески, и тут же внести поправки по своему усмотрению. Короче говоря, система довольно гибкая. И если раньше разработчику приходилось воротить сложные аналоговые схемы, то теперь достаточно написания программы в дружелюбной и очень наглядной среде.

Далее рассмотрим для примера некоторые контроллеры, котрые предназначены для работы со светодиодными вывесками.

iMLed16x3_Pro (16ch,2А/ch) от Impuls Light

Размер контроллера 20 на 10 см, и 3,5 см высотой, при весе всего 200 грамм. Контроллер способен управлять до 16 каналами, при напряжении от 5 до 25 вольт, причем максимальный ток в 32 ампера, для 16 каналов по 2 ампера, достигается при 12 вольтном питании светодиодов.

Загрузка программы осуществляется через USB-кабель, при помощи идущего в комплекте фирменного приложения DynamicLight, с помощью которого пользователь получает возможность писать программы в 1336 шагов для одного контроллера с размером шага по времени от 5 миллисекунд до 4 минут.

Скорость выполнения сценария целиком по желанию пользователя регулируется. Так, пользователь получает возможность в считанные минуты создать динамический сценарий любой сложности.

В распоряжении пользователя 16 каналов либо 5 независимых групп для RGB. Можно подключать монохромные модули и ленты, пиксельные светодиоды и RGB-кластеры на напряжение от 5 до 24 вольт.

Программа “DinamicLight” для прошивки сценария в контроллер представляется как матрица, которую пользователю остается заполнить, назначив оттенок, режим включения и выключения каждого компонента или группы, включить эффекты (перелив, переход, стробоскопический эффект и т.д.) а также задать время между переходами. Оттенок задается вручную с палитры, а яркость и время – просто вводом цифр.

Удобство пользования программой заключается еще и в том, что каждую группу светодиодов можно назвать своим именем, чтобы не запутаться в процессе творения сценария.

Чтобы создать больше каналов для вывески, или подать больший ток на элементы, достаточно синхронизировать между собой несколько контроллеров iMLed16x3_Pro по принципу master-slave, и затем соединить контроллеры между собой двухжильным кабелем.

Dominator 810 от RUNLINE

Контроллер имеет размеры 11,5 на 6,5 см, и 4 см в высоту, при небольшом весе в 330 грамм. Контроллер способен управлять до 8 каналами, при напряжении в диапазоне от 4 до 25 вольт, причем максимальный суммарный ток составляет 40 ампер, а максимальный ток на канал — 10 ампер.

Загрузка программы осуществляется по USB, при помощи идущего в комплекте фирменного ПО Led controller, с помощью которого пользователь получает возможность писать программы в 65000 шагов для одного контроллера с повторами, и с длительностью кадра по времени от 1,6 миллисекунд до 4 секунд. Создать динамический сценарий любой сложности при помощи приложения можно за считанные минуты.

Для программирования доступно 8 каналов. Можно подключать монохромные модули, ленты, пиксельные светодиоды и табло на напряжение от 4 до 25 вольт.

Окно программы “Led controller” для прошивки сценария, представляется в виде матрицы ячеек с линейками: название канала по вертикали и время работы – по горизонтали, которую пользователь заполняет, назначая режим включения и выключения каждого компонента или группы, добавляя эффекты, настраивая рабочие промежутки времени при помощи удобного бегунка.

Удобство пользования программой заключается не только в визуальном представлении вывески, но и в возможности именования каждого канала, чтобы проще ориентироваться во время построения сценария.

Чтобы создать больше каналов для вывески, достаточно синхронизировать между собой несколько контроллеров Dominator 810, причем писать программу для нескольких контроллеров можно одновременно, просто каналов в окне окажется больше, и ячейки для каждого контроллера будут окрашены в свой цвет.

Введение в ПЛК: что такое программируемый логический контроллер

14 декабря 2018

Программируемым логическим контроллерам уже 50 лет, но без них и сейчас невозможно представить автоматизированное производство. Начинаем публиковать цикл статей о ПЛК и об электронных компонентах, производимых компанией Texas Instruments для создания современных ПЛК.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) широко применяются в сфере промышленной автоматизации разнообразных технологических процессов на больших и малых предприятиях. Популярность контроллеров легко объяснима. Их применение значительно упрощает создание и эксплуатацию как сложных автоматизированных систем, так и отдельных устройств, в том числе — бытового назначения. ПЛК позволяет сократить этап разработки, упрощает процесс монтажа и отладки за счет стандартизации отдельных аппаратных и программных компонентов, а также обеспечивает повышенную надежность в процессе эксплуатации, удобный ремонт и модернизацию при необходимости.

Принято считать, что задача создания прообраза современного ПЛК возникла в конце 60-х годов прошлого столетия. В частности, в 1968 году она была сформулирована руководящими специалистами General Motors. Тогда эта компания пыталась найти замену для сложной релейной системы управления. Согласно полученному заданию на проектирование, новая система управления должна была отвечать таким критериям как:

Последующие разработки в General Motors, Allen-Bradley и других компаниях привели к созданию системы управления на базе микроконтроллеров, которая анализировала входные сигналы от технологических датчиков и управляла электроприводами исполнительных устройств.

Термин ПЛК (Programmable Logic Controller, PLC) впоследствии был определен в стандартах EN 61131 (МЭК 61131). ПЛК – это унифицированная цифровая управляющая электронная система, специально разработанная для использования в производственных условиях. ПЛК постоянно контролирует состояние устройств ввода и принимает решения на основе пользовательской программы для управления состоянием выходных устройств.

Упрощенное представление состава и принципа действия ПЛК хорошо демонстрирует рисунок 1. Из него видно, что ПЛК имеет три основные секции:

Рис. 1. Состав и принцип действия ПЛК

Имеется еще источник питания. Возможно подключение к ПЛК внешнего ПК для программирования и отладки.

Центральная секция содержит центральный процессор (ЦП), память и систему коммуникаций. Она выполняет обработку данных, принимаемых от входной секции данных, и передает результаты обработки в выходную секцию. Следует сразу отметить, что в больших ПЛК, кроме ЦП, действующего в режиме «ведущий», могут быть дополнительные «ведомые» ПЛК со своими ЦП. В качестве ЦП небольшого ПЛК используются стандартные микропроцессоры (МП). Обычно 8- и 16-разрядные МП вполне справляются со всеми стандартными задачами. Но, как отмечено в МЭК 61131, выбор конкретного МП все же зависит от задач, возлагаемых на данный тип ПЛК.

Для передачи данных другому ПЛК или для подключения к сетям передачи данных PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface в распределенных системах управления сегодня используются коммуникационные процессоры, такие как DP83867IR производства Texas Instruments (TI).

Входная секция ПЛК обеспечивает ввод в центральную секцию состояния переключателей, датчиков и смарт-устройств. Через выходную секцию ЦП управляет внешними исполнительными устройствами, среди которых могут быть электромагнитные пускатели моторов, источники света, клапаны и смарт-устройства.

Типы ПЛК

Современные ПЛК, использующие инновационные технологии, далеко ушли от первых упрощенных реализаций промышленного контроллера, но заложенные в систему управления универсальные принципы были стандартизированы и успешно развиваются уже на базе новейших технологий.

Крупнейшими мировыми производителями ПЛК сегодня являются компании Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron. Кроме них ПЛК выпускают и многие другие производители, включая российские компании ООО КОНТАР, Овен, Сегнетикс, Fastwel Групп, группа компаний Текон и другие.

Рис. 2. Моноблочные программируемые логические контроллеры

По конструктивному исполнению ПЛК делят на моноблочные (рисунок 2) и модульные. В корпусе моноблочного ПЛК наряду с ЦП, памятью и блоком питания размещается фиксированный набор входов/выходов. В модульных ПЛК используют отдельно устанавливаемые модули входов/выходов. Согласно требованиям МЭК 61131, их тип и количество могут меняться в зависимости от поставленной задачи и обновляться с течением времени. ПЛК подобной концепции представлены на рисунке 3. Подобные ПЛК могут действовать в режиме «ведущего» и расширяться «ведомыми» ПЛК через интерфейс Ethernet.

Рис. 3. Программируемые логические контроллеры с расширенными возможностями

Моноблочные функционально завершенные ПЛК могут включать в себя небольшой дисплей и кнопки управления. Дисплей предназначен для отображения текущих рабочих параметров и вводимых с помощью кнопок команд рабочих программ и технологических установок. Более сложные ПЛК комбинируются из отдельных функциональных модулей, совместно закрепляемых на стандартной монтажной рейке. В зависимости от количества обслуживаемых входов и выходов, устанавливается необходимое количество модулей ввода и вывода.

Источник питания может быть встроенным в основной блок ПЛК, но чаще выполнен в виде отдельного блока питания (БП), закрепляемого рядом на стандартной рейке. Блок питания небольшой мощности представлен на рисунке 4.

Рис. 4. Блок питания для ПЛК

Первичным источником для БП чаще всего служит промышленная сеть 24/48/110/220/400 В, 50 Гц. Другие модели БП могут использовать в качестве первичного источник постоянного напряжения на 24/48/125 В. Стандартными для промышленного оборудования и ПЛК являются выходные напряжения БП: 12, 24 и 48 В. В системах повышенной надежности возможна установка двух специальных резервированных БП для дублирования электропитания.

Для сохранения информации при аварийных отключениях сети электропитания в ПЛК используют дополнительную батарею.

Как известно, первоначальная концепция программируемого логического контроллера сформировалась во времена перехода с релейно-транзисторных систем управления промышленным оборудованием на появившиеся тогда микроконтроллеры. Подобные ПЛК с 8- и 16-разрядными МП ограниченной производительности до сих пор успешно эксплуатируются и находят новые сферы применения.

Огромный прогресс в развитии микроэлектроники затронул всю элементную базу ПЛК. У них значительно расширился диапазон функциональных возможностей. Несколько лет назад немыслимы были аналоговая обработка, визуализация технологических процессов или даже раздельное использование ресурсов ЦП в качестве непосредственного управляющего устройства. В настоящее время поддержка этих функций входит в базовую версию многих ПЛК.

Примером подобного подхода является отдельное направление в линейке продукции компании Texas Instruments. Как известно, TI не входит в число производителей ПЛК, но выпускает для них специализированные ЦП и сетевые процессоры, компоненты для создания периферийных цифровых и аналоговых модулей, контроллеры температуры, смешанные модули цифровых и аналоговых входов/выходов.

Блок схема процессора TI Sitara AM570x на рисунке 5 позволяет судить об огромной функциональной оснащенности этого ARM-процессора, работающего на частоте до 1 ГГц, поддерживающего интерфейсы CAN, I²C, McASP, McSPI, SPI, UART, USB и способного работать в диапазоне температур 0…90°С.

Рис. 5. Блок-схема процессора TI Sitara AM570x

Требования, ограничения и проблемы при проектировании и производстве ПЛК

Таким образом, становится понятно, что ПЛК — это просто особым образом спроектированная цифровая система управления на основе процессоров разной мощности и с различной функциональной оснащенностью, в зависимости от предназначения. Такую систему можно также считать специализированным мини-компьютером. Причем она изначально ориентирована на эксплуатацию в цехах промышленных предприятий, где имеется множество источников электромагнитных помех, а температура может быть как положительной, так и отрицательной. Дополнительно к минимизации воздействия вышеуказанных факторов необходимо предусмотреть и защиту от агрессивной внешней среды, включающей пыль, брызги технологических жидкостей и паровоздушные взвеси. В таких случаях предусмотрена установка ПЛК в защитные шкафы или в удаленных помещениях. Отдельные модули могут размещаться на удалении до сотен метров от основного комплекта ПЛК и эксплуатироваться при экстремальных внешних температурах. Согласно МЭК 61131, для ПЛК с наружной установкой допустима температура 5…55°C. Для устанавливаемого в закрытых шкафах ПЛК необходимо обеспечить рабочий диапазон 5…40°C при относительной влажности 10…95% (без образования конденсата).

Тип ПЛК выбирается при проектировании системы управления и зависит от поставленных задач и условий производства. В отдельных случаях это может быть моноблочный ПЛК с ограниченными функциями, имеющий достаточное количество входов и выходов. В других условиях потребуются ПЛК с расширенными возможностями, позволяющими использовать распределенную конфигурацию с удаленными модулями входа/выхода и с удаленными пультами управления технологическим процессом.

Связь между удаленными блоками и основным ядром ПЛК осуществляется через помехозащищенные полевые шины по медным кабелям и оптическим линиям связи. В отдельных случаях, например, для связи с подвижными объектами, применяют беспроводные технологии, чаще всего это сети и каналы Wi-Fi. Для взаимодействия с другими ПЛК могут применяться как широко известные интерфейсы RS-232 и RS-485, так и более помехозащищенные промышленные варианты типа Profibus и CAN.

Особенности работы и программирования ПЛК

Теперь, когда стали более понятными основные возможности ПЛК, следует выяснить способы их применения.

Система программирования является одной из примечательных и полезных особенностей ПЛК, она обеспечивает упрощенный подход к разработке управляющих программ для специалистов различного профиля.

Именно в ПЛК впервые появилась удобная возможность программирования контроллеров путем составления на экране компьютера визуальных цепей из релейных контактов для описания операторов программы (рисунок 6). Таким образом, даже весьма далекие от программирования инженеры-технологи быстро осваивают новую для себя профессию. Подобное программирование называют языком релейной логики или Ladder Diagram (LD или LAD). Задачи, решаемые при этом ПЛК, значительно расширяются за счет применения в программе функций счетчиков, таймеров и других логических блоков.

Рис. 6. Пример программной реализации электрической цепи

Задача программирования ПЛК еще более упрощается благодаря наличию пяти языков, стандартизованных для всех платформ ПЛК. Три графических и два текстовых языка программирования взаимно совместимы. При этом одна часть программы может создаваться на одном языке, а другая — на другом, более удобном для нее.

К графическим средствам программирования ПЛК относятся язык последовательных функциональных блоков (Sequential Function Chart, SFC) и язык функциональных блоковых диаграмм (Function Block Diagram, FBD), более понятные для технологов. Для программистов более привычными являются язык структурированного текста (Statement List, STL), напоминающий Паскаль, и язык инструкций (Instruction List, IL), похожий на типичный Ассемблер.

Конечно, простота программирования ПЛК является относительной. Если с программированием небольшого устройства может после обучения справиться практически любой инженер, знакомый с элементарной логикой, то создание сложных программ потребует знания основ профессии программиста и специальных познаний в программировании ПЛК.

Упростить создание программного обеспечения для современных ПЛК позволяют специальные комплексы, такие как

(рисунок 7), ISaGRAF, OpenPCS и другие инструменты, не привязанные к какой-либо аппаратной платформе ПЛК и содержащие все необходимое для автоматизации труда программиста. Для отладки сложных проектов на основе компонентов TI компания предлагает специальные отладочные комплекты и необходимое программное обеспечение.

Рис. 7. Рабочий экран программирования в среде CoDeSys

Перед началом работы ПЛК выполняет первичное тестирование оборудования и загрузку в ОЗУ и ПЗУ операционной системы и рабочей программы пользователя. Стандартный ПЛК кроме рабочего режима имеет режим отладки с пошаговым выполнением программы, с возможностью просмотра и редактирования значений переменных.

Рабочий режим ПЛК состоит из повторяющихся однотипных циклов, каждый из них включает три этапа:

Читайте также:  Органайзер с выдвижными ящиками для хранения мелочовки

Процесс исполнения программы ПЛК можно контролировать на экране подключенного компьютера с отображением состояния отдельных параметров. Например, процедуры включения и выключения насоса могут меняться в зависимости от требуемой задержки, значение которой задается специальной переменной.

При необходимости можно остановить выполнение программы и перевести ПЛК в режим программирования, затем на экране компьютера изменить ход выполнения программы или отдельные параметры и снова записать их в память ПЛК.

Заключение

Современный ПЛК стал чрезвычайно востребованным универсальным рабочим инструментом в системах автоматизации производственных процессов, а также для управления отдельными устройствами различного назначения. Это особый тип программируемых логических автоматов, отличающийся повышенной надежностью, легко встраиваемый и модернизируемый, способный длительное время работать практически без обслуживания.

Виды и подключение RGB-контроллера для светодиодной ленты

Чтобы полихромная светодиодная лента работала в соответствии со своим назначением, требуется установить специальный контроллер. Led controller может иметь разную функциональность и назначение – зависит от возложенных на него задач, количества цветов, периодичности диммирования и многих других параметров. Рассмотрим, что собой представляет это устройство, какие его виды существуют, как правильно его выбрать и подключить, следуя пошаговому руководству.

Зачем нужен контроллер

Led-контроллер требуется прежде всего для переключения в РГБ-ленте между различного цвета светодиодными элементами в соответствии с заданными программными настройками. Кроме того, он позволяет управлять яркостью свечения и добиваться различных динамических эффектов в переключении между синими, красными и зелеными лэд-кристаллами. Внешне это компактное устройство с подсоединенным к нему блоком питания для выпрямления и уменьшения напряжения питания до 12-24 вольт.

Напрямую от сети в 220В трехцветные светодиодные ленты никогда не подключаются, а только через понижающий модуль. Контроллеры могут иметь разное внешнее исполнение – от стандартного, применяемого в бытовых условиях при комнатной температуре и сухом воздухе, до герметичного влагозащищенного IP68. По этому параметру их нужно выбирать в соответствии с местом установки самой лед-полоски. Если последняя монтируется на кухне, в бассейне, бане или на улице, то и блок контроля должен иметь соответствующие характеристики и стойкость к факторам окружающей среды.

Обратите внимание! Для управления монохромной светодиодной ленты установка контроллера не требуется (хотя в продаже и встречаются подобные модели). Она подключается либо через блок питания, либо напрямую от розетки. Понадобится только управлять яркостью. Для этого к ней нужно подвести диммер – для каждой зоны отдельно. Последние регулируются пультом, как правило, наиболее удобной модификации – радиочастотной. При этом само устройство может располагаться в отдельной нише в стене.

Виды контроллеров

Для светодиодов в РГБ-ленте применяют несколько модификаций контроллеров. При этом они могут различаться между собой по нескольким признакам:

  1. Внешнему исполнению. Блок управления оснащается защитой от внешних факторов, либо нет.
  2. Типу монтажа. Корпус устройства содержит либо специальные отверстия под шурупы, либо включает рейку (для установки в электрощиток), либо другие системы крепежа.
  3. Методу управления. Оснащаются как простейшей системой – кнопками, так и более усовершенствованными – радиочастотными пультами или через WiFi-сеть со смартфона.

По виду системы управления контроллеры для светодиодных лент могут иметь следующие модификации:

  1. Без пульта.
  2. С ПДУ на кнопках.
  3. Пульт с сенсорным экраном.
  4. Со встраиваемыми сенсорными дисплеями.
  5. «Умные» контроллеры.

Максимальной функциональностью отличаются модели с пультом на сенсорном экране или с кнопками. При этом для передачи сигнала они оснащаются ИК-портом или радиочастотным модулем. Первые требуют определенной направленности в пространстве для выполнения команд, вторые – могут располагаться в любом месте, даже за стеной.

По внешнему оформлению пульты разделяются на три модификации:

  1. Кнопочные.
  2. Сенсорные. На панели имеется кольцо и несколько клавиш для выполнения различных функций.
  3. Стационарные. В отличие от вышеописанных типов устройств данная модификация устанавливается на стену в подрозетник либо на подставку на рабочий стол.

Рекомендация! На пульте дистанционного управления должна обязательно быть функция включения белого цвета. Помимо разноцветного свечения иногда требуется установить обычное повседневное «бесцветное» освещение. Именно в этом случае она и пригодится.

Современные модели пультов для контроллеров светодиодных лент позволяют выполнять следующие операции:

  1. Включать и отключать RGB-ленту.
  2. Настраивать яркость (функция диммера включена).
  3. Задавать оттенки цвета.
  4. Создавать программы интенсивности, времени изменений свечения в том или ином спектре.

Если многоцветная подсветка состоит из комплекта светодиодных лент для различных зон с разными задачами, лучше воспользоваться более функциональными аудио- и Смарт-контроллерами. С их помощью можно задавать самой различной сложности программы управления и обеспечить эффект цветомузыки.

Как выбрать контроллер для светодиодной ленты

При выборе контроллера для цветной светодиодной ленты необходимо учесть ряд его технических характеристик:

  1. Вольтаж.
  2. Мощность.
  3. Сила тока.
  4. Исполнение корпуса.

Вольтаж контролирующего устройства должен точно соответствовать аналогичному параметру лед-ленты. Как правило, это 12 или 24 вольта. Их значения можно найти в описании. Немного сложнее дело обстоит с мощностью – ее нужно рассчитать. Она должна равняться суммарному значению для всех лэд-элементов. Например, если один метр светодиодной ленты потребляет 4 Вт, а общая длина = 5 метрам, то общее значение будет 20 Вт. Именно такое значение должна иметь мощность самого блока.

Внимание! При выборе контроллера по мощности светодиодной ленты брать запас в 20-30% не нужно. Такие требования рекомендуется соблюдать только для блока питания.

Аналогичным образом ведется расчет для силы тока светодиодной ленты. Так, если метр ее длины потребляется 1,2 А, значит, при протяженности в 5 м, ее общий показатель будет равен 6 А. Не менее важно выбирать блок контроля по типу корпуса. Если его монтаж планируется на улице или в сыром помещении, то он должен иметь соответствующую степень защиты.

При подключении дополнительного витка светодиодной ленты для синхронной работы от уже установленной с контроллером потребуется монтировать усилитель (между двумя лэд-полосками) и блок питания (от ближайшей розетки). Это позволит установить набор разноцветных led-светильников, сэкономив на прокладке кабеля. При этом все элементы цепи должны иметь соответствующий номинал по току, напряжению и мощности.

Какие ошибки могут быть допущены при выборе

Среди наиболее распространенных ошибок, которые нужно избегать при выборе контроллера для светодиодной ленты, можно выделить:

  1. Не учитывается суммарная мощность лед-элементов.
  2. Неправильный монтаж блока контроллера за навесным потолком при использовании пультов с ИК-портом.
  3. Установка управляющих устройств для разных комнат с одной частотой (характерно для какого-то конкретного производителя). При включении с пульта будут запускаться сразу несколько областей. Избежать проблемы можно, используя разные каналы или модели разных линеек для разных зон.

Подключение контроллера к светодиодной ленте

Выполнить подключение контроллера к РГБ-светодиодной ленте лучше посредством с помощью специальных разъемов коннекторов. При этом место на блоке обозначено специальной маркировкой:

  1. Red-R; красный цвет.
  2. Green-G; зеленый.
  3. Blue-B; синий.
  4. +Vout-+Vin – положительный или плюсовой.

Рассмотрим подробную инструкцию подключения.

Пошаговая инструкция

Прежде всего необходимо подготовить исходные материалы – контроллер, светодиодную ленту, блок питания и коннекторы. Далее, следуя инструкции, выполнить их соединение и подключение:

  1. В соответствии с цветовой схемой соединить лэд-полоску с коннектором.
  2. Найти обозначение клемм на блоке и подключить к нему коннектор, так чтобы контакты ленты совпадали с контактами контролера.
  3. Подключить блок питания через клемменные колодки на противоположной стороне блока, либо используя соединение типа «папа-мама» (зависит от конструкции БП и контролера).
  4. Проверив надежность соединений, подключить собранную цепь к сети, провести тестирование ее работы.

Обратите внимание! Контроллер может иметь конструкцию, подразумевающую многозональное подключение светодиодных лент. В таком случае принцип монтажа остается тем же, только выполняется последовательно для каждой зоны. С его помощью можно управлять отдельными областями освещения.

Основные выводы

Контроллер для светодиодной ленты – очень важный элемент управления. С его помощью происходит переключение между синим, зеленым и красным лед-кристаллами, а также настраивается их различное сочетание в соответствии с программными настройками. Кроме того, блок выполняет функцию диммера, контролируя яркость подсветки.

Для подключения контроллера требуется блок питания, выпрямляющий и понижающий ток до 12-14 вольт, что соответствует параметрам напряжения самой полихромной светодиодной ленты. Все модели этих устройств различаются по трем основным признакам:

  1. Исполнению корпуса – с защитой от влаги, пыли или без нее.
  2. По способу монтажа – отверстия для крепежа или специальная планка.
  3. Системе управления – пультом, кнопками, через смартфон.

Наиболее распространенный тип управления – пультовый. ПДУ могут быть сенсорными, кнопочными и стационарными, и оснащаться радиочастотным или ИК-портом. При выборе контроллера для светодиодной ленты нужно учесть:

  1. Вольтаж.
  2. Силу тока.
  3. Мощность.
  4. Степень защиты от внешних факторов.

Подключать светодиодную ленту к контроллеру лучше посредством 4-контактного коннектора. Для этого нужно соединить лед-полоску с клеммами блока в соответствии со схемой.

Цифровое управление светодиодными источниками света

Сегодня мы подробно поговорим об особой группе светодиодных источников света, которые способны украсить любой праздник, сделать ярче самую крутую вечеринку или же привлечь внимание именно к вашей продукции, витрине или вывеске.

Речь пойдет о трех типах источников света с цифровым управлением:

Все они устроены на базе RGB светодиодов, каждый из которых состоит из кристаллов красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue) свечения. Особенностью же этого класса светодиодного оборудования является наличие микросхем управления, которые монтируются на саму ленту или внутрь светодиодных модулей. Эти микросхемы делают возможным управление каждым отдельным светодиодом или группой из нескольких светодиодов. Один управляемый элемент называется «пиксель», а само освещение «пиксельным».

В зависимости от необходимого напряжения питания, варьируется и количество светодиодов в пикселе. Так в 5-вольтовых лентах и модулях управление происходит каждым светодиодом в отдельности, т. е. один пиксель состоит из одного светодиода. В таком случае микросхема может быть расположена в корпус самого светодиода. Если напряжение питания источников освещения составляет 12 В, то обычно один пиксель содержит 3 RGB светодиода, а для 24 В — 6 светодиодов. Встречаются также ленты с питанием 12 В и управлением каждым светодиодом отдельно.

Общее управление выполняется контроллером, созданным специально для цифрового управления пиксельным освещением. Их можно подразделить на три группы:

Важно обеспечить соответствие цвета в программе, воспроизводимому цвету, поэтому при настройке большинства контроллеров есть возможность указать необходимую последовательность каналов на светодиодной ленте, например, RGB, RBG, BGR и др. Для правильного воспроизведения эффектов также задается количество и расположение пикселей.

Микросхема, вмонтированная в светодиодную ленту или флеш-модуль, представляет собой особый микроконтроллер, принимающий цифровой сигнал, сформированный управляющим контроллером, и преобразующий его в визуальное изменение свечения, яркости или цвета светодиода. Такие микроконтроллеры часто называют «чип» или «драйвер». Последнее понятие мы и будем использовать дальше в статье.

Не все контроллеры и драйверы совместимы между собой, но большинство контроллеров могут работать с несколькими моделями драйверов. О том, с какими типами драйверов совместим тот или иной контроллер, указывается в подробных технических характеристиках или в его программном обеспечении, если оно используется. Вид драйвера также указывается в параметрах светодиодных лента, флеш-модулей и «гибкого неона». Всё это нужно, чтобы правильно выбрать и настроить совместную работу контроллера и управляемых устройств. С течением времени списки совместимости контроллеров и драйверов расширяются, т. к. технический прогресс не стоит на месте.

Сами драйверы по принципу работы также подразделяются на два кардинально разных типа:

Каждый из типов драйверов имеет свои достоинства, о них мы и поговорим более подробно далее.

Цифровой интерфейс SPI

Основная особенность применения этого протокола заключается в последовательной передачи информации от пикселя к пикселю по всей длине подключенной цепочки. При этом нет необходимости присваивать адрес каждому пикселю, поскольку его адрес определяется расположением пикселя в цепи. Контроллер формирует определённую цифровую последовательность управления и отправляет её на первый пиксель. Его драйвер, принимает первые данные, а остальную цифровую последовательность передаёт далее, на следующий пиксель. Второй драйвер действует по тому же принципу: первую часть полученной информации «забирает» себе, а остальное передаёт далее.

Передача информации, в зависимости от типа драйвера, может осуществляться по двум сигнальным проводам (DATA и CLK) или с использованием только одного сигнала (DATA). Первый вариант требует более сложного монтажа, но обеспечивает более устойчивую работу на высоких скоростях обмена, что гарантирует меньшую задержку распространения информации и, соответственно, более высокую частоту обновления информации, что важно, например, при создании мультимедийных экранов. В нашей таблице указаны основные параметры SPI-драйверов, используемых Arlight (список микросхем пополняется с появлением новых устройств).

Тип драйвераТМ1804ТМ1812WS2801WS2811WS2812LPD6803UCS1903TLS3001
Использование в оборудовании ArlightЛенты/ модулиЛентыМодулиЛенты/ модулиЛенты/ модулиМодулиМодулиМодули
Напряжение питания лент и модулей Arlight12/24В12В5/12В5/12/24В5/12/24В5/12В
Количество RGB светодиодов в пикселе для лент Arlight1 или 3 шт.1, 2 или 3 шт3 шт.1 шт.
Сигналы управленияDATADATADATA, CLKDATADATADATA, CLKDATADATA
Исполнение микросхемыВ отдельном корпусеВ отдельном корпусеВ отдельном корпусеВ отдельном корпусеВстроена в светодиодВ отдельном корпусеВ отдельном корпусеВ отдельном корпусе
Количество обслуживаемых драйвером пикселей1 (3 канала)4 (12 каналов)1 (3 канала)1 (3 канала)1 (3 канала)1 (3 канала)1 (3 канала)1 (3 канала)
Количество цветов16 млн16 млн16 млн16 млн16 млн3276816 млн4096

С помощью приведённых структурных схем Вы сможете самостоятельно подключить SPI-ленты к пиксельному контроллеру.

Рис. 1. Структурная схема подключения SPI-ленты к пиксельному контроллеру с передачей сигнала по двум сигнальным проводам (DATA и CLK)

Рис. 2. Структурная схема подключения SPI-ленты к пиксельному контроллеру с передачей сигнала по одному сигнальному проводу (DATA)

Цифровой протокол DMX

В отличие от протокола SPI, особенностью цифрового протокола DMX является параллельная подключение всех драйверов к шине управления. Это отлично видно на структурной схеме. (Рис. 3) Преимущество этой системы состоит в том, что, если из строя выйдет один драйвер, это не нарушит работу всей последующей цепочки. С другой стороны, необходимо учитывать, что для правильной работы системы, каждый драйвер должен иметь свой индивидуальный и вполне определенный адрес, чтобы информация от контроллера попала по назначению. В случае, если в такой системе драйверы поменять местами, световой эффект будет нарушен.

Рис. 3. Структурная схема подключения DMX светодиодной ленты к пиксельному контроллеру (сигнал ADR используется только при записи адресов DMX каналов)

Компания Arlight в своём оборудовании используют современные DMX драйверы типа WS2821. Обратим ваше внимание на то, что они применяют протокол DMX, но не используют полноценный симметричный интерфейс, используемый в стандартных устройствах DMX. Для передачи информации используется сигнал DATA+ и не используется DATA-.

Первоначально DMX адреса светодиодных лент, «гибкого неона» и флеш-модулей прописываются при их производстве. Каждая катушка ленты или «гибкого неона» или цепочка модулей номеруется по порядку, начиная с первого. Подключая последовательно более одной катушки ленты или группы модулей необходимо производить запись адресов самостоятельно, при помощи редактора адресов.

Читайте также:  Сетка на магнитах на дверь от насекомых и мух

Сначала соединяются все отрезки ленты или модули, а затем прописываются адреса. Запись происходит с автоматическим распределением адресов, последовательно, начиная от ближайшего к контроллеру пикселя. Таким образом, гарантируется уникальность адресов и правильное отображение эффектов.

Для того, чтобы производить перезапись DMX адресов необходимы специальные редакторы, например RA-DMX-ID-WS2821. Некоторые модели пиксельных контроллеров имеют встроенные редакторы адресов, например, DMX K-1000D или DMX K-8000D. В процессе записи адресов используется провод с маркировкой ADR (ADI, ADIN), который впоследствии, для воспроизведения программ уже не применяется. Если в выбранном контроллере нет встроенного редактора или выхода для подключения провода ADI, то он должен быть соединён с общим проводом GND, что предотвратит влияние на него внешних помех и наводок.

В итоге хотелось бы вкратце осветить положительные стороны обоих протоколов SPI и DMX.

Преимущества оборудования, использующего интерфейс SPI:

Преимущества использования протокола DMX:

Возможность совместной работы с оборудованием, использующим стандартный протокол управления DMX512, таким как различные DMX пульты или, например, с устройствами системы MADRIX. В случае выхода из строя одного из пикселей, работа последующих пикселей цепи продолжается, как и раньше, картинка не нарушается.

При совместной работе со стандартным оборудованием DMX512, на одну DMX шину может быть подключено до 170 пикселей (по 3 адреса на каждый пиксель, суммарно 510 адресов). При использовании специализированных пиксельные DMХ контроллеров для светодиодных лент и флеш-модулей на один порт контроллера обычно может быть подключено до 1024 пикселей.

На нижеприведённой иллюстрации изображена схема подключения нескольких светодиодных лент «Бегущий огонь».

В конце нашей статьи обозначим основные рекомендации, которые помогут максимально правильно спроектировать и установить управляемые светодиодные системы. Эти рекомендации подходят ко всем пиксельным светодиодным лентам, управляемому «гибкому неону» и флеш-модулям, независимо от протокола, которым они управляются.

Применяя на практике это руководство, вы можете дать волю фантазии и создавать огромное множество эффектов от простых световых дорожек «Бегущий огонь» до огромных мультимедийных экранов с разнообразными изображениями.

Источник: ООО «Индустрия Света»

ПЛК — что это такое?

Доброго времени суток, уважаемые жители Хабра!
Прочитав пост про программирование ПЛК Siemens серии S7, я залез в поиск по Хабру, и был весьма удивлен, что тема промышленной автоматики вообще, и программирования ПЛК в частности, освещена весьма и весьма скудно. Возьму на себя смелость поделиться своим опытом в данной области, описав базовые принципы программирования ПЛК, в частности, производства компании Beckhoff.

Введение

Я занимаюсь автоматизацией зданий. Сложилось так, что в основном мы строим свои системы на базе ПЛК Beckhoff. Такой выбор был сделан прежде всего потому, что эти контроллеры являются свободно-программируемыми в полном смысле этих слов. Что это значит? Возьмите контроллер TAC Xenta, например, и попробуйте на нем реализовать обмен с внешним устройством через RS232 по собственному протоколу, на уровне «байт послал — байт принял». Не получится, эти контроллеры так не умеют — используйте только те протоколы, которые в них заложил разработчик. А Beckhoff умеет. Но прежде чем лезть в такие дебри, давайте посмотрим на среду разработки? На каком, собственно, языке, мы будем писать?

Стандарт МЭК 61131-3

Промышленные ПЛК программируются на языках стандарта МЭК 61131-3. Всего этих языков 5, некоторые производители добавляют свои. Языки друг на друга совсем не похожи, и, наблюдая за коллегами, могу предположить, что выбор того или иного языка связан прежде всего с тем, чем человек занимался до того, как он пришел в эту отрасль.

  1. IL, instruction list, список инструкций. Похож на ассемблер. Не видел никого, кто его использовал бы, но подозреваю, что олдскульные кодеры, пробивавшие перфокарты по памяти, оценят.
  2. LD, ladder diagram. Визуальный язык, для тех, кто занимался разработкой схем релейной автоматики.
  3. ST, structured text. Более всего напоминает «классические» языки программирования, чем-то похож на Паскаль. Оттого ценится теми, кто до ПЛК занимался программированием на других языках и платформах, в частности — мной.
  4. FBD, functional block diagram. Этакая блок схема, любим прежде всего технологами, решившими податься в программирование, за свою наглядность.
  5. SFC, sequential function chart. Графический язык, больше ничего не скажу. Ни разу не видел, чтоб его использовали.

Из не всеми поддерживаемых языков стоит отметить язык CFC (continuous flow chart), Beckhoff его поддерживает. Это дальнейшее развитие языка FBD, одним из наиболее существенных отличий, на мой взгляд, является поддержка явной обратной связи в схемах. Зачем это нужно? Например, вот такой генератор коротких импульсов на CFC будет работать, а на FBD – нет.

Блок TON — это стандартный блок, таймер с задержкой включения. Логика работы: выход Q становится TRUE, когда на входе IN сигнал TRUE в течение не менее времени PT.
Самая популярная, наверное, среда разработки под ПЛК — это CoDeSys. Многие производители берут ее за основу, и либо делают к ней библиотеку для работы со своим ПЛК, либо доделывают среду под себя.

Как работает ПЛК?

Программа ПЛК работает циклично. Время цикла может быть от единиц миллисекунд до единиц секунд, в зависимости от задач, которые на этот ПЛК возложены. Большинство ПЛК позволяют задавать время цикла разработчику программы, однако в некоторых моделях такой возможности нет. Многие ПЛК, в частности Beckhoff, позволяют в одной программе создать более одной циклически выполняемой задачи, и задать приоритет для этих задач. Что нам дает эта возможность?
Представим ситуацию: ПЛК управляет вентиляционной установкой, и к нему подключена панель управления через RS232. Температура в помещениях меняется не быстро, и запускать алгоритм управления вентиляцией чаще, чем раз в 50 — 100 мс просто нет смысла. Зато панель оператора опрашивает контроллер постоянно, и задержка ответа ПЛК более 10 мс уже выражается в «притормаживании» интерфейса пользователя, а при задержке 20 мс у нас переполнится аппаратный буфер COM-порта. Наличие нескольких задач позволяет нам решить эту проблему красиво: пусть «быстрая» задача работает с COM-портом, и вызывается каждые 2 мс, а «медленная» реализует логику работы вентиляции, и вызывается каждые 50 мс. Все работает хорошо, панель оператора не тормозит, пользователь доволен.

А что у этих железок внутри?

Тут все очень и очень зависит от производителя. Кто-то делает свою embedded-платформу на RISC-процессоре (например, отечественный «Овен») — этот подход очень популярен. Beckhoff же пошли по другому пути — на их ПЛК установлена Windows CE 5.0 (а если обновить с официального сайта прошивку — то 6.0), или же Windows XP Embedded, а PLC-задача работает как служба. Достаточно интересный контраргумент для любителей рассказывать о нестабильности Windows.
Но это «голова» контроллера, а ведь ему еще нужны входы и выходы, чтобы общаться с внешним миром. Тут есть два подхода:

  1. Можно сделать «все в одной коробке» — голова, некий набор входов / выходов, несколько вариантов конфигурации — вот тут у нас входов побольше, тут поменьше, тут голова помощнее, тут послабее. Так делают, например, Carel, и много кто еще. На маленьком проекте такой подход себя в чем-то, может быть, и оправдывает.
  2. Но лично мне кажется, что большую гибкость дает другой подход. Голова отдельно, и к ней по шине подключается наборный «хвост» из модулей ввода-вывода. Мы ставим те модули, которые нам нужны, и в том количестве, которые нам нужно. Так делают Beckhoff и Siemens, например.

Вот так выглядит внешне подход «все в одной коробке». На фото Carel pCO3.


А вот другой вариант — голова Beckhoff серии CX9000 (слева на фото) с набором модулей ввода-вывода.

Помимо всего прочего, на голове еще имеется некая шина, позволяющая объединять ПЛК в сеть, а зачастую еще и менять его программу через эту же сеть. Какая это будет сеть — зависит от ПЛК. Это могут быть и незнакомые тем, кто не сталкивался с промышленными сетями EIA-485, Profibus, CAN, а может быть и вполне привычный Ethernet. Именно через эту сеть, называемую fieldbus, и осуществляется подключение ПЛК к верхнему уровню — к СКАДА-системе, например. На фото выше хорошо видны 2 разъема 8P8C на голове Beckhoff’а — это Ethernet, а у Carel сверху слева видны (плоховато, правда) 2 разъема 6P4C — так они сделали RS-485. У этого интерфейса, к сожалению, нет общепринятого разъема.

Так все же, как под него программы писать-то?

Вообще, это тема не статьи, а целой книги. Но расскажу то, что увидел на личном опыте, и пусть это будет ложкой дегтя.
Для профессиональных программистов освоение ПЛК во многом покажется деградацией. ООП? Их нет у нас, есть только структуры, перечисления, и некое подобие класса, которое называется «функциональный блок». Что такое Private, Public и прочее, тоже можно забыть сразу — не пригодится. Из любого места вашей программы можно получить доступ к любому другому месту.
Динамическое выделение памяти? Их нет у нас совсем. Не уверен, сколько тебе пришлют данных? Выделяй буфер с запасом, и забудь про эту память — освободить ее не получится. Либо проявляй чудеса скорости и обрабатывай данные на лету, если успеешь уложиться в заданное время цикла.
Исключения? Да что вы… видел я одно чудо, которое намертво висло при выполнении конструкции вида:

Понятно, что переполнение, не влазит foo * bar в 16 бит, но зачем же виснуть-то? Да еще так, что ничего, кроме сброса по питанию не помогает.
Среда разработки? Не у всех CoDeSys, многим хочется пооригинальничать и написать что-нить свое. Одна из таких самописных сред вылетала с runtime error при попытке записать число 86400 в 16-битный INT. А вы говорите, обработка исключений на ПЛК. Ее и в среде разработки-то не всегда нормально могут сделать.

НО! Зато для любителей той тонкой грани, которая отделяет железо от программного обеспечения, софта в просторечии — это очень интересная ветвь ай-ти, правда.

Надеюсь, что этот небольшой обзор будет полезен. Если хабрасообществу будет интересна эта тема, то расскажу про ПЛК подробнее.

Виды систем управления светодиодными экранами, их назначение и функции

Система управления светодиодным экраном — это совокупность управляющих элементов, состоящая из:

Виды систем управления

Производят синхронные и асинхронные системы управления (СУ) светодиодными дисплеями.

Синхронные

Данная система отличается наличием интегрированной памяти. Изображение можно вывести на экран, подключив его к видеовыходу компьютера, а яркость корректируется попиксельно вручную, либо посредством фотокамеры высокого разрешения.

Синхронная СУ включает передающую карту, которую устанавливают в PCI слот материнской платы компьютера и принимающих карт, помещаемых в модули экрана. Передающая карта оснащена DVI разъемом (для трансляции видеоматериала с компьютера на экран), портом USB (для передачи информации настроек экрана), разъемами RJ45 (для связи передающей и первой принимающей картой посредством UTP Cat.5-кабеля; карты экрана соединяются между собой последовательно этим же кабелем).

Асинхронные

Асинхронные СУ предназначены для трансляции записанной информации. Часто асинхронные системы используют для выведения на дисплей картинок, температуры, текста и пр. Их используются для управления бегущими строками на светодиодах и моноцветными дисплеями.

Асинхронные СУ представляют собой набор контроллеров (один или более) DBA-6.0 (для RG и RGB экранов) либо CL2005 (для экранов, состоящих из светодиодов одного цвета).

В асинхронных СУ с контроллерами DBA-6.0, передача данных с управляющего компьютера идет по UTP кабелю. CL2005 контроллер соединяется с компьютером через RS-232 интерфейс.

Управление светодиодным экраном

Управление LED дисплеем включает программную и аппаратную части. Аппаратная управляющая часть — это контроллер. Его назначение — преобразование информации, полученной от управляющей программы, в изображение на экране.

Данное устройство позволяет управлять работой экрана:

В гибких LED-дисплеях управление осуществляется системой контроллеров, состоящей из основного (центрального) контроллера, который интегрируется непосредственно в экран или располагается вне его, и сети вспомогательных контролеров (scan). Передача информации между контроллерами происходит по TCP/IP протоколу.

Производят контроллеры проводные и беспроводные (прием сигнала осуществляется по каналам радиосвязи, световыми волнами в инфракрасном диапазоне и пр.). Тип контроллера зависит от вида, размеров и модели экрана.

Светодиоды — удивительное изобретение человечества. Интересные факты о светодиодах и светодиодных экранах читайте здесь.

Читайте также:  Плиты теплоизоляционные перлитоцементные

Что такое каркасы для LED-экранов и как их правильно выбрать? Читайте об этом в нашей статье.

Выбор системы управления светодиодными экранами

Прежде чем выбирать систему управления светодиодным дисплеем, необходимо решить экран какого типа и размера СУ будет контролировать, а также контент, который планируется выводить на экран. Для полноцветных светодиодных экранов и медиафасадов, которые используются для трансляции самого разнообразного контента (рекламных роликов, прямых трансляций, показа времени и температуры) стоит выбирать синхронные системы управления.

Программное обеспечение должно обеспечивать высокое качество трансляций, содержать удобные инструменты настройки и мониторинга, содержать инструменты защиты информации.

СУ должно включать следующие функции:

Кроме того СУ должна иметь ряд инструментов для мониторинга функционирования:

Защита контента СУ:

2 thoughts on “ Виды систем управления светодиодными экранами, их назначение и функции ”

Арендовала пару лет назад светодиодный экран для рекламы с асинхронной СУ. Сейчас если буду возвращаться к этому, то буду подыскивать с синхронной. Правда насколько я знаю по стоимости это может выйти немного дороже (в моём городе), но это более эффективный способ рекламы.

Как сделать древесный газогенератор своими руками: самоделки на дровах и опилках

За тысячи лет истории человечество научилось добывать нефть и газ, изобрело электричество, использует энергию ветра и солнца, но по прежнему сжигает в топках древесину. Дрова, опилки, старое дерево, отходы деятельности деревообрабатывающих предприятий – все это можно использовать, если сделать дровяной газогенератор своими руками.

Немало мастеров успешно используют это устройство для дома и даже для автомобиля. Если вы заинтересовались этой темой, или появилась идея самостоятельно сделать генератор, мы расскажем как это реализовать на практике.

В нашем материале речь пойдет о принципе действия дровяного газогенератора, достоинствах и недостатках такой системы, а также о том, как самостоятельно собрать такое устройство.

Принцип действия дровяных газогенераторов

Быстрое сжигание дров на открытом воздухе дает, главным образом, некоторое количество полезного тепла. Но совсем иначе древесина ведет себя при так называемом пиролизном сжигании, т.е. при горении в присутствии очень малого количества кислорода.

В такой ситуации наблюдается не столько горение, сколько тление древесины. А полезным продуктом этого процесса является не тепло, а горючий газ.

Газогенераторы некогда активно использовались в качестве поставщика топлива для авто. И сейчас можно изредка встретить машины, работающие на вырабатываемом ими газе:

При медленном горении древесины на выходе получается смесь, содержащая следующие продукты:

Только часть этих ингредиентов является горючими газами, все остальное – это загрязнения или негорючий балласт, от которого лучше избавиться. Поэтому нужно не просто сжечь дерево в специальной установке, но и очистить результат, а также охладить полученную газовую смесь.

В условиях промышленного производства этот процесс включает следующие этапы:

  1. Сжигание твердого топлива в присутствии малого (около 35% от нормы) количества кислорода.
  2. Первичная грубая очистка, т.е. отделение летучих частиц в циклонном вихревом фильтре.
  3. Вторичная грубая очистка, при которой газ очищается с помощью водяного фильтра, используется так называемый скруббер-очиститель.

Самодельные устройства для использования в домашних условиях выглядят проще и места занимают меньше, но принцип их работы, а также конструкция очень похожи. Перед началом изготовления такого устройства необходимо все хорошо продумать, а также составить или найти проект агрегата.

На просторах интернета имеется немало рекомендаций о том, как сделать самодельный древесный газогенератор. Некоторые из них снабжены вполне реальными для воплощения чертежами.

Мастера, которым уже удалось в какой-то мере осуществить этот увлекательный процесс, отмечают, что времени и сил может понадобиться немало. Возможно, придется выполнить не одну переделку и осуществить целый ряд экспериментов, чтобы получить агрегат с приемлемыми характеристиками.

Преимущества и недостатки системы

Газогенераторы исключительно удобны в использовании. Если агрегат сделан правильно, с соблюдением всех требований техники безопасности, в него можно загружать топливо очень редко. Например, загружать в камеру дрова можно только один раз в день, а если в качестве топлива используется древесный уголь, достаточно будет и одного раза в неделю.

Но это относится, скорее, к устройствам промышленного изготовления. Конечно, работу самодельного газогенератора следует тщательно контролировать. Температура горячего газа может быть очень высокой, опасность возникновения пожара также существенно возрастает.

Древесина – доступный материал. В загрузочную камеру газогенератора можно подавать и дрова, и щепу, и прессованные опилки, и любые отходы древесной промышленности, и целлюлозосодержащие материалы. Прекрасно подходит в качестве топлива сухой и легкий древесный уголь. Если размеры бункера позволяют, в него можно загружать дрова даже без предварительной колки, целиком.

Полученный в результате горения продукт, горючий газ, можно использовать для решения различных задач: обогрева дома, работы ДВС автомобиля, даже для выработки электроэнергии. Но стоит вспомнить и о “минусах” этого полезного устройства.

Для начала, промышленная модель газогенератора, надежная, безопасная и удобная, стоит достаточно дорого. Не всякий владелец дома или дачи может позволить себе подобный агрегат. Но и создание самодельного газогенератора даже из подручных материалов может вылиться в кругленькую сумму.

Не всегда можно использовать для него любые подручные материалы. Все части агрегата должны быть очень прочными и способными переносить высокую температуру. В обязательном порядке понадобится сварочный аппарат, а также навыки работы с ним. Металл придется и резать, и варить.

Рассчитывая, во что обойдется создание самодельного газогенератора на опилках, следует учесть и расходные материалы. Понадобится чугун для создания колосника, вполне возможно, что для изготовления крышки придется найти или купить специальную рессору.

Необходимы также жаропрочные прокладки для люков, для соединения отдельных элементов устройства и т.п. Перед изготовлением газогенератора нужно тщательно все просчитать.

Еще одна статья расходов на газогенератор – это электроэнергия, которая необходима для принудительной подачи воздуха в камеру сгорания. Если по какой-то причине электричество будет отключено, газогенератор не сможет работать.

Такая ситуация недопустима, поскольку снижение температуры горения может привести к загрязнению устройства дегтем. В результате придется останавливать процесс, чистить газогенератор, а потом запускать его снова.

Хотя кажется, что загрузить газогенератор можно чуть ли не любым топливом, все же следует помнить, что оно должно постепенно, по мере сгорания, опускаться вниз по бункеру. Поэтому дрова для генератора следует подготовить, разрубив их на более-менее одинаковые по размеру элементы.

Изготовление устройства своими руками

Сначала следует определиться, для каких целей будет изготовлен газогенератор: для дома или для автомобиля. В последнем случае приоритет отдается низкому весу и компактным размерам. Лучший материал для автомобильного газогенератора – нержавеющая сталь, дорогая, но прочная и легкая. А вот для дома делают большое устройство из подручных материалов, которые и найти проще, и стоят они дешевле.

Разберем пример изготовления газогенератора для обеспечения топливом мотоцикла:

Для поставки в бензиновый двигатель газообразного горючего его следует охладить, очистить и смешать с воздухом в подходящих пропорциях. Для этого агрегат требуется оборудовать вентилятором для розжига, циклоном, фильтром, смесителем и охладителем.

Осталось дополнить самодельный генератор газа устройствами, обеспечивающими нормальную работу, и решить вопросы с установкой его на мотоцикл с коляской.

Конечно, чем ближе размеры и конфигурация самодельного газогенератора к промышленной модели, тем более эффективно будет работать устройство. Сделать в домашних условиях точную копию газогенератора, изготовленного на заводе, затруднительно, да и не обязательно.

Проще скопировать готовый самодельный агрегат, попросив его у знакомых, друзей, а то и просто воспользовавшись информацией в интернете.

Сначала изготавливают основные узлы газогенератора, затем их собирают в одно целое устройство. Чтобы сделать такое устройство, необходимо подготовить следующие элементы:

  1. Корпус.
  2. Бункер для топлива.
  3. Камеру сгорания.
  4. Горловину камеры сгорания.
  5. Воздухораспределительный узел.
  6. Фильтровочный узел.
  7. Патрубок камеры сгорания.
  8. Колосниковую решетку, дверцы и другие подобные элементы.

Корпус, который иногда называют камерой заполнения, может иметь как цилиндрическую, так и кубическую форму. Поэтому у мастера есть два варианта для его изготовления: использовать подходящую металлическую емкость, слегка ее модифицировав, или сделать корпус “с нуля” из уголка и листового металла.

Подобным же образом делается бункер для твердого топлива, т.е тоже из металлического листа и уголка. Позднее бункер закрепляют внутри корпуса, поэтому его размеры должны быть соответствующими. Впрочем, иногда проще превратить в бункер часть корпуса газогенератора. Для этого часть пространства отделяют с помощью металлических плит.

Подходящий для внутренностей газогенератора на дровах материал – сталь с низким содержанием углерода. Корпус следует накрыть плотно прилегающей крышкой. Герметизация – важное условие правильной работы генератора, поскольку именно таким путем обеспечивается поступление ограниченного количества кислорода.

Самодельный газогенератор – это достаточно тяжелое устройство, следует позаботиться о его устойчивости. Для этого к нижней части корпуса приваривают прочные ножки. Отдельного внимания заслуживает крышка, через которую осуществляют загрузку топлива.

Порой она бывает тяжелой и поднять ее самостоятельно не просто. Чтобы решить проблему, можно использовать специальную амортизационную рессору.

Для камеры сгорания понадобится особая жаропрочная сталь, поскольку именно здесь происходит горение топлива при очень высоких температурах. Впрочем, для этих целей можно успешно использовать пустой баллон от бытового газа. Подойдет и новая емкость, и бывшая в употреблении.

Металлическую горловину камеры сгорания, в которой осуществляется еще один важный процесс – крекинг смол – следует отделить от остальных элементов специальными жаростойкими прокладками. Вполне подходящим для этого материалом считается асбест, но лучше использовать более современные и безопасные материалы.

Воздухораспределительный узел соединяют с конструкцией с помощью штулцера, рядом с которым устанавливают обратный клапан. Задача этого элемента – регулировать поступление воздуха к топливу и не допускать утечку полученного горючего газа, ради которого и затевалось создание генератора.

Между воздухораспределительной коробкой и средней частью камеры сгорания должны находиться специальные калибровочные отверстия-фурмы. После камеры сгорания ставят систему фильтров, чтобы очистить полученную газовую смесь от загрязнений. Колосниковая решетка предназначена для очистки камеры сгорания.

Ее обычно выполняют из чугуна. Чтобы облегчить процесс очистки, среднюю часть колосника можно сделать подвижной или съемной. Дверцы обеспечивают доступ в различные отделы газогенератора и служат для загрузки дров, очистки камеры сгорания и т.п. Конечно, все такие дверцы должны быть герметичными и уплотненными с помощью термостойких прокладок.

Внизу монтируется патрубок, по которому полученная газовая смесь поступает в фильтровочный узел, а затем в охладитель. Для изготовления небольшого циклонного фильтра можно использовать корпус старого огнетушителя или другую металлическую емкость подходящего размера и конфигурации.

Работает он таким образом: в верхнюю часть циклона нагнетается загрязненный горячий газ. Затем в круглом корпусе он начинает вращаться. Под действием центробежных сил частички загрязнений перемещаются в нижнюю часть устройства и покидают его через отверстие для выгрузки. Очищенный газ выходит через еще одно отверстие в верхней части фильтра.

В домашних условиях в качестве охладителя можно использовать обычный радиатор или изготовить специальный змеевик. Горячий газ движется по такой длинной конструкции и постепенно остывает. При желании можно организовать водяное охлаждение.

Считается, что бытовой газогенератор способен “переварить” древесину любой влажности, даже 50%, что характерно для свежесрубленного дерева. На практике получается, что чем выше влажность топлива, тем ниже эффективность работы газогенератора. Не рекомендуется загружать в устройство топливо, влажность которого превышает 20%.

Исправить ситуацию позволит небольшая модификация устройства. От патрубка камеры сгорания следует провести кольцевой газопровод, поместив его в пространстве между стенками корпуса и наружной стороной камеры загрузки.

В результате часть тепловой энергии будет передана топливу, что позволит снизить его влажность. Кроме того, на охлаждение понадобится меньше времени, и КПД генератора возрастет.

Ценная информация по газогенераторам

Иногда ожидания владельцев частных домов, задумавшихся о приобретении или самостоятельном изготовлении газогенератора, оказываются слишком радужными по сравнению с реальной ситуацией.

Бытует мнение, что КПД газогенератора, составляющее около 95%, значительно превышает КПД обычного напольного газового котла, который достигает 60-70%. Эти цифры в целом верны, но сравнивать их некорректно.

Первый показатель отражает эффективность производства горючего газа, а второй – количество тепла, полученного при работе котла. В обоих случаях сгорает древесина, но результат этого процесса качественно различается. Если в дальнейшем полученный путем пиролизного сгорания древесины горючий газ будет использован для обогрева жилища, такое сравнение можно будет провести.

Стоит помнить также, что самодельные газогенераторы, хотя они и могут работать с высокой отдачей, редко бывают столь же эффективными, как и промышленные модели. Этот момент следует учесть еще на этапе проектирования агрегата и расчетов стоимости проекта и его ожидаемой эффективности.

Если необходимость создания газогенератора обусловлена только желанием улучшить систему отопления дома, стоит обратить внимание на похожее устройство – пиролизный котел, который работает на очень схожих принципах. Главное его отличие от газогенератора состоит в том, что полученный газ немедленно сжигается, а полученная энергия используется для подогрева теплоносителя в системе отопления дома.

В таком устройстве монтируют дополнительную камеру сгорания, в которую необходимо организовать отдельную подачу воздуха. Если же нужно обогревать дом с помощью газогенератора, понадобится еще выбрать конвектор для отопления. Это увеличит расходы на модернизацию или обустройство отопления. Необходимо просчитать, стоит ли в таком случае овчинка выделки?

Важный момент – правильное обслуживание газогенератора в процессе его эксплуатации. Реклама утверждает, что это универсальное устройство, в котором сгорает все: от опилок до свежесрубленного дерева.

Но реклама умалчивает о том факте, что при загрузке влажного сырья количество полученного горючего газа может сократиться на 25% или больше.

Оптимальным топливом для газогенератора, по мнению специалистов, является древесный уголь. При его сгорании на испарение влаги уходит минимальное количество энергии, что позволяет ускорить процессы пиролиза.

Владельцы автотранспорта могут рассчитывать на газогенератор не только для обогрева, но и для работы своего транспортного средства. действительно, в Европе немало автомобилистов вполне успешно приспособили свой транспорт для работы на дровах. Но чаще всего это компактные и прочные устройства, изготовленные из тонкой и прочной нержавеющей стали.

Стоимость таких агрегатов, даже изготовленных самостоятельно, совсем не маленькая. В российских реалиях газогенераторы для автомобилей изготавливают из подручных средств и устанавливают на грузовой автотранспорт.

Эффект от их работы невысок, обычно наличию такого агрегата сопутствуют такие явления как длительный розжиг, необходимость постоянной работы двигателя на высоких или средних оборотах, что способствует его скорому износу.

Интересный вариант использования газогенератора в частных домовладениях – использование горючего газа для домашней электростанции. Реализуют такой проект с помощью дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Выводы и полезное видео по теме

На этом видео продемонстрирован процесс работы самодельного газогенератора:

Здесь представлен интересный опыт по созданию самодельного газогенератора с учетом сделанных ошибок:

Это вариант компактного газогенератора, предназначенного для установки на транспортное средство:

Изготовить своими руками жизнеспособный газогенератор не так уж и просто. Чаще всего такие агрегаты делают для автомобилей, но и в домах они вполне эффективны. Умелому мастеру, который не боится сложностей и готов к экспериментам, эта задача вполне по силам.

Если в ходе ознакомления с информацией у вас появились вопросы или есть рекомендации по собственноручной сборке дровяного газогенератора, пожалуйста, оставляйте свои комментарии ниже.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *